Поиск внеземной жизни вне нашей Солнечной системы в настоящее время сосредоточен на внесолнечных планетах в «обитаемых зонах» экзопланетных систем вокруг звезд, похожих на Солнце. Обнаружение похожих на Землю планет вокруг других звезд является основной целью миссии Кеплера НАСА.
Обитаемая зона (HZ) вокруг звезды определяется как диапазон расстояний, на которых жидкая вода может существовать на поверхности земной планеты, учитывая достаточно плотную атмосферу. Земные планеты обычно определяются как скалистые и сходные с Землей по размеру и массе. Здесь показана визуализация обитаемых зон вокруг звезд разного диаметра, яркости и температуры. Красная область слишком горячая, синяя область слишком холодная, но зеленая область как раз подходит для жидкой воды. Поскольку это может быть описано таким образом, HZ также упоминается как Зона Златовласка.
Обычно мы думаем, что планеты вокруг других звезд похожи на нашу солнечную систему, где свита планет вращается вокруг одной звезды. Хотя теоретически это возможно, ученые спорят о том, будут ли когда-либо обнаруживаться планеты вокруг пар звезд или множества звездных систем. Затем, в сентябре 2011 года, исследователи миссии НАСА в Кеплере объявили об открытии Кеплера-16b, холодной, газообразной планеты размером с Сатурн, которая вращается вокруг пары звезд, как вымышленный Татуин из Звездных войн.
На этой неделе у меня была возможность взять интервью у одного из молодых орудий, изучающих экзопланеты, Билли Куорлза. В понедельник Билли и его соавторы, профессор Здислав Мусилак и доцент Манфред Кунц, представили свои выводы о возможности планет земного типа в обитаемых зонах Kepler 16 и других околоземных звездных систем на встрече AAS в Остине, штат Техас ,
«Чтобы определить обитаемую зону, мы рассчитываем количество потока, падающего на объект на заданном расстоянии», - пояснил Билли. «Мы также учли, что разные планеты с разной атмосферой будут сохранять тепло по-разному. Планета с очень слабым парниковым эффектом может быть ближе к звездам. Для планеты с гораздо более сильным парниковым эффектом обитаемая зона будет дальше ».
«В нашем конкретном исследовании у нас есть планета, вращающаяся вокруг двух звезд. Одна из звезд намного ярче другой. Настолько ярче, что мы вообще проигнорировали поток, исходящий от меньшей слабой звезды-компаньона. Таким образом, наше определение обитаемой зоны в этом случае является консервативной оценкой ».
Куорлз и его коллеги провели обширные численные исследования долговременной стабильности планетарных орбит в пределах Кеплера 16 Гц. «Устойчивость планетарной орбиты зависит от расстояния до двойных звезд», - сказал Куорлз. «Чем дальше, тем стабильнее они, как правило, потому что у вторичной звезды меньше возмущений».
Для системы Kepler 16 планетарные орбиты вокруг первичной звезды стабильны только до 0,0675 а.е. (астрономические единицы). «Это хорошо во внутреннем пределе обитаемости, где преобладает безудержный парниковый эффект», - объяснил Билли. Это почти исключает возможность обитаемых планет на близкой орбите вокруг первичной звезды пары. Они обнаружили, что орбиты в зоне Златовласки дальше, вокруг пары маломассивных звезд Kepler 16, стабильны в масштабах времени в миллион лет и более, обеспечивая возможность того, что жизнь может эволюционировать на планете в пределах этой ГЗ.
Примерно круглая орбита Кеплера 16b, расположенная примерно в 65 млн. Миль от звезд, находится на внешней границе этой обитаемой зоны. Будучи газовым гигантом, 16b не является пригодной для жизни земной планетой. Тем не менее, Земля-как луна, Златовласка Лунана орбите вокруг этой планеты могла бы поддерживать жизнь, если бы она была достаточно массивной, чтобы сохранить атмосферу, подобную Земле. «Мы определили, что обитаемый экзомун возможен на орбите вокруг Кеплера-16b», - сказал Куорлз.
Я спросил Куорлза, как звездная эволюция влияет на эти Зоны Златовласки. Он сказал мне: «За время существования системы нужно учитывать несколько вещей. Одним из них является то, как звезда развивается с течением времени. В большинстве случаев обитаемая зона начинается близко, а затем медленно смещается ».
Во время жизни главной последовательности звезды ядерное сжигание водорода накапливает гелий в ее ядре, вызывая повышение давления и температуры. Это происходит быстрее у звезд, которые более массивны и имеют меньшую металличность. Эти изменения влияют на внешние области звезды, что приводит к устойчивому увеличению светимости и эффективной температуры. Звезда становится более светящейся, заставляя ГЦ двигаться наружу. Это движение может привести к тому, что планета внутри ГЦ в начале жизни главной последовательности звезды станет слишком горячей и, в конечном итоге, непригодной для жизни. Точно так же негостеприимная планета, изначально находящаяся за пределами ГЦ, может оттаять и дать начало жизни.
«В нашем исследовании мы проигнорировали часть эволюции звезд», - сказал ведущий автор Quarles. «Мы запустили наши модели в течение миллиона лет, чтобы увидеть, где обитаемая зона была для этой части жизненного цикла звезды».
Находясь на правильном расстоянии от своей звезды - это только одно из необходимых условий, необходимых для обитания планеты. Обитаемые условия на планете требуют различных геофизических и геохимических условий. Многие факторы могут препятствовать или препятствовать обитаемости. Например, планета может испытывать недостаток воды, гравитация может быть слишком слабой, чтобы удерживать плотную атмосферу, интенсивность сильных ударов может быть слишком высокой или минимальные ингредиенты, необходимые для жизни (все еще обсуждаемые), могут отсутствовать.
Ясно одно. Даже при всех требованиях к жизни, какими мы ее знаем, вокруг других звезд, похоже, много планет, и, весьма вероятно, Златовласка Лун вокруг планет, вращающихся в пределах обитаемых зон звезд в нашей галактике, обнаружение подписи жизни в атмосфере планеты или луны вокруг другого Солнца кажется лишь вопросом времени.
